师范院校工科实验教学改革与探讨

摘要：针对地方师范院校工科专业实验教学中存在的问题，湖北师范学院从实验教学模式和双师型实验教师队伍建设两方面进行了改革，提高了实验教学质量，增加了学生学习的兴趣，取得了良好的教学效果。

关键词：师范院校；实验教学；教学改革

作者简介：吴杰（1980-），女，湖北云梦人，湖北师范学院机电与控制工程学院，讲师；詹习生（1979-），男，湖北蕲春人，湖北师范学院机电与控制工程学院，讲师。（湖北 黄石 435002）

基金项目：本文系湖北师范学院教学研究基金项目的研究成果。

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）04-0134-02

近年来，为了把师范院校建设成具有教师教育特色、多科性的综合性师范大学，全国各类师范院校都在不同程度上开设了理工科专业，而且开办的工科专业也非常注重实践能力的训练。以湖北师范学院为例，该校作为地方性师范院校，在电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、电子科学与技术、通信工程、化学工程与工艺和计算机科学与技术等工科专业人才培养方案中就明确提出：“要培养基础扎实、动手能力强、综合素质高、具有市场意识和创新精神的应用型高级技术人才”。而培养具有创新精神、实践动手能力强和综合素质高的应用型高级工程技术人才的最重要的途径就是实验与实践。同时随着社会的发展，高等教育也受到了很大的刺激，要求教育主动适应经济、适应市场的需求，要求应用型高级技术人才不仅要掌握必要的科技、文化等知识，更重要的是要具备较强的实践能力和探索解决工程实际问题的能力。实验教学是师范院校教学中的一个十分重要的教学环节，在培养学生实践能力、分析和解决实际问题能力及严谨的科学态度方面，具有其他教学环节无法替代的作用。要充分发挥实验教学在高等教育中的特殊功能，就必须清楚地认识到实验教学的内涵和实验教学的目的与作用。因此，对师范院校工科实验进行教学改革研究，从而提高教学质量，培养应用型高级技术人才势在必行。

一、师范院校工科实验教学存在的主要问题

目前大多数师范院校的工科学生总是被动地“照方抓药”，在指定的时间、地点，按规定的实验方法和步骤完成教师指定的实验；基础课实验一般都以验证性实验为主，即使有少量的综合性实验，也是在规定的范围内学生按照教师的要求来完成，缺乏创新意识和创新能力的培养。

通过文献检索及调查，发现国内的工科院校非常重视实验教学改革建设工作，他们对实验教学模式进行了深入探索，并发表了研究论文，例如：燕山大学的杨国良教授发表了“谈工科实验教学改革与创新的几个方面”，重庆工商大学的梁云副教授发表了“创新实验教学，提高实验教学水平”，湛江师范学院的梁启文实验师发表了“电子设计竞赛与实验教学探讨”等。然而，地方师范院校应用型工科实验教学虽经多年的改革实践，但仍然存在诸多问题：第一，各门基础/专业实验课条块分割严重，缺少相互配合，不能使基础实验教学形成一个有机整体。由于学时数限制以及学科之间的界限，使某些实验内容被人为分割，不同学科的实验内容之间相互渗透较少，甚至相互不衔接，导致出现教学内容低水平重复、缺乏整体性、必要的实验内容开设不足或缺乏等问题。第二，教学内容比较陈旧，难以符合时代的需要。第三，立足于地方、为地方区域经济发展服务的人才培养定位没有得到体现。主要是因为目前的教材难以结合各地方经济发展的实际开设出具有地方特色的实验项目。第四，学生缺乏自主创新的意识，大多数学生更为注重自己的分数（成绩），而不是自己的创新能力，因此建立科学合理的实验教学考核机制相当重要。第五，教学方法和教学手段较落后。第六，缺乏双师型的实验教学队伍，严重影响了实验教学质量。

以上问题已严重制约了地方师范院校学生实践能力和创新精神的培养，培养模式以及培养的人才也难以适应经济社会发展的需要，从而严重影响了地方师范院校工科专业的教育质量，难以造就实用型、应用型、创新型人才。

二、实验教学模式改革

实验教学作为地方师范院校教学中的一个重要环节，在教学中要以培养应用型人才为目标，在教学过程中要充分调动学生的主动性和创新性。

1.根据专业特点，合理划分实验课程

以电气工程及其自动化专业为例，电气工程学科是一门实践性很强的学科，电气工程及其自动化专业的大多数课程具有较强的实践性，学生需进行大量的实践活动，以培养学生的动手和创新能力。电气工程及其自动化专业是强弱电结合、电工技术与电子技术相结合、软件与硬件相结合、元件与系统相结合的专业，具有宽口径和相关学科相互渗透融合的特点。电气工程及其自动化专业的培养目标是：学生要受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的基本训练，具有解决电气工程技术分析与控制技术问题的基本能力；学生必须具备较强的实践能力，成为适应社会需要的“宽口径、应用型”高级技术人才。电气工程类专业的大学生是国家电气信息技术发展的生力军，对国家电气信息技术产业发展的广度、深度及可持续性都有着直接的影响，因此用人单位对该专业学生具有较强实践能力和良好工程素质的要求越来越严格。

电气工程及其自动化专业实验教学大体分为三个阶段：基础实验阶段、专业基础实验阶段和专业实验阶段。

（1）基础实验：包括大学物理实验、大学计算机基础实验、程序设计基础实验、软件技术基础实验等。大学物理实验要使学生提高理论联系实际的动手能力及加深对实验原理和实验方法的理解与认识；计算机技术在电气工程中的应用越来越广泛，学习计算机的目的是应用计算机解决工程中的实际问题，实验是培养和提高应用能力的重要环节。

（2）专业基础实验：包括基本技能实验、工程制图与CAD实验、电路实验、电子（模电、数电）技术实验、信号与系统实验、电机拖动基础实验、自动控制原理实验、单片机原理实验、电子设计自动化实验、MATLAB及控制系统仿真实验等。其中，基本技能实验、电路实验、电子技术实验、信号与系统实验、电机拖动基础实验、自动控制原理实验、单片机原理实验为单独设课单独考核的实验。专业基础实验是整个实验教学体系中最重要的组成部分，是培养专业思维与实践、创新能力的基础性实验，不仅是培养学生工程思想的基础，也是奠定电气工程学科理论研究的基石。

（3）专业课实验：包括传感器与检测技术实验、电气控制及PLC技术实验、电力电子技术实验、计算机控制技术实验、电力电子装置与控制实验、电力系统自动化实验、电力系统继电保护实验、电力拖动控制系统实验、工厂供电实验、虚拟仪器实验、过程控制实验、数据采集与处理实验、DSP原理与应用实验、计算机网络实验等。其中，传感器与检测技术实验、电气控制及PLC技术实验、电力电子技术实验、计算机控制技术实验、电力系统继电保护实验、电力拖动控制系统实验、工厂供电实验为单独设课单独考核的实验。专业实验内容具有较强的实用性，接近工程实际，通过实验不仅培养了学生分析问题、解决问题的能力，也使他们的工程意识受到初步训练。

2.结合应用型人才培养特点，合理安排实验教学内容

根据培养应用型技术人才的要求和湖北师范学院学生的实际情况制定了符合教改精神的教学大纲，精选、优化了教学内容，并根据内容的深浅把所有实验项目分成了基本实验和综合设计实验；同时逐步将实验内容从以验证性为主转变为以应用性和设计性为主。让学生能够跳出以往的硬性规定的试验项目，充分发挥学生的主观能动性，从而培养学生独立思考、发现问题和解决问题的能力，以及创新意识和创新能力。基本实验和综合设计性实验的具体要求为：

（1）基本实验：包括基础操作技能训练实验和基本方法原理验证实验两类，主要目的是使学生掌握必要的实验基本技能、基本方法、基本知识，为以后实验打下良好的基础。

（2）综合设计性实验：实验指导教师可以给出部分实验项目以供学生选做，学生也可以自己确定实验项目。该阶段的主要特征是：整个实验均由学生独立完成，包括查阅资料、撰写实验方案、拟定实验步骤、准备实验所需的器材和设备、完成实验并写出完整的实验报告等，而教师只负责指导。

3.结合实验课程特点，建立科学的考核方法

工科实验是师范院校培养应用型高级技术人才的重要途径。实验成绩是体现学生动手能力和创新能力的主要结果，因此实验成绩考核是实验教学的一个关键环节，只有建立科学的实验成绩考核标准，逐步完善实验课程考核方法，才能真正发挥开设实验课程教学的重要作用。以往由于实验课时比例小，考核大多依附于理论课上，为强调实验课的重要性，应将大部分实验课程独立开课，这样就可以将实验课考核与理论课考核区分开来。另外，考核成绩可由平时成绩、实验报告成绩和期末考试成绩三部分组成，平时成绩占30%，实验报告成绩占40%，期末考试成绩占30%。具体考核记分方法如下：

（1）平时成绩评定（占30%）。由实验指导教师根据学生在实验过程中的动手能力情况，现场打分。

（2）实验报告成绩评定（报告占35%+考勤占5%）。指导教师根据学生完成实验报告情况进行打分。该项主要是考核学生对所学知识进行归纳总结的能力、处理实验数据的能力，以及学生学习编制工程实验报告的能力。另外，考勤是根据学生每次实验时出勤情况进行考核。

（3）期末考试成绩评定（占30%）。根据实际情况，期末实验课程考试分为实验操作考试和实验理论考试两种。实验操作考试更能体现学生动手能力、处理实验过程突发事件的能力，因此，应以实验操作考试为主。

三、加强双师型实验队伍建设

受传统教育观念的影响，地方师范院校对实验教学的重视不够，加上实验课程教学模式的改革，导致教师队伍不稳定，工科专业的实验师资队伍根本达不到实验独立设课的要求。要培养应用型高级技术人才就必须加强实验教师队伍的建设，特别是双师型教师的建设。因此，实验教师的专业水平和教学能力是当前师范院校工科专业实验教学改革的主要障碍，亟待解决。

第一，学校要制定相应的优惠政策，稳定实验教师队伍，特别是在职称评定和工作量计算方面要给予倾斜。

第二，要加大培训力度。鼓励实验教师积极参加各种学术交流活动，利用大型仪器设备做好“产、学、研”工作。鼓励理论课教师加入到实验教学中来。加强对新上岗实验教师的培养和指导，积极开展“导师制”；同时鼓励新进教师深入企业调研、学习，培养双师型队伍。

第三，要加大引进试验教师的力度，特别是要大力引进高学历、高水平教师充实实验队伍。

四、结束语

师范院校工科实验教学应在吸收理工科实验教学优秀经验的基础上，发挥自身优势，不断探索、完善、更新实验教学模式、教学内容和教学方法；同时应加强实验教师的培养和引进，突出实验课程的独立性，只有这样才能为培养工程一线需要的应用型高级技术人才打下良好的基础。

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